目前該行業(yè)向數(shù)字化的轉型正在全面展開。幾乎每個人都在使用流行語，如（工業(yè)）物聯(lián)網(wǎng)，智能工廠或網(wǎng)絡物理（生產）系統(tǒng)。在德國這個最強大的國際產業(yè)之一，它被稱為工業(yè)4.0--在工業(yè)4.0的其他部分。

然而，似乎沒有人確切地知道它意味著什么 - 雖然沒有明確的定義，但有各種不同的解釋。對于許多人來說，工業(yè)4.0的變化已經(jīng)成為日常生活的一部分，隨著重復，新概念的概念受到侵蝕。數(shù)字化和網(wǎng)絡成為常用的流行語無助于此。

專注于工業(yè)4.0，特別是在德國，大部分行業(yè)都受政治影響。然而，其他國家已經(jīng)認識到對本國經(jīng)濟和競爭力的積極影響，鼓勵他們進一步創(chuàng)新。在這種背景下，政治官員正在推行一種雙重戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略結合了供應商的觀點以及用戶公司的觀點，主要是工業(yè)自動化部門和機械或工廠工程部門。一方面，制造商必須為自己的生產過程使用新的，高效的和智能的技術。另一方面，他們必須將這些技術和產品投放市場。

相比之下，每個人都同意工業(yè)4.0不僅推動新技術和智能產品，而且還有助于擴大生產部門。這也為掌握現(xiàn)有市場和新市場不斷增長的動態(tài)和復雜性創(chuàng)造了條件。能夠在多個領域發(fā)揮作用的公司似乎有一個特別好的起始位置。

這尤其適用于半導體行業(yè)內的公司。像ADI公司這樣的半導體制造商已經(jīng)在處理這一復雜的概念，將自己的生產線轉變?yōu)槿詣又悄芄S。該公司還為制造業(yè)內的公司提供創(chuàng)新技術，幫助他們將生產設施轉變?yōu)橹悄芄S。但是，從這種轉變開始，重要的是要認識到增加的價值，因為它還意味著需要通過提高生產率和相應的成本降低來分攤的高額工作量。

工業(yè)4.0不僅意味著改變在技術的生產和擴展中，這也意味著越來越需要創(chuàng)建新的商業(yè)模式。工業(yè)4.0是一個討論得很多且解釋不同的術語，其結果大致可分為三個領域：新技術，新產品和新商業(yè)模式。所有這三個領域共同涵蓋了生產及其產品的整個價值鏈 - 從傳感器節(jié)點開始，通過云，直至下游服務（圖1）。

通常有具有某種形式的傳感器或致動器的節(jié)點，其同時建立到真實物理世界的鏈接。進出這些裝置的信號通常非常低，來自嘈雜，惡劣的環(huán)境。它們必須被處理，轉換并轉發(fā)到信號鏈中的下一個鏈接。

由于此信號鏈存在問題，因此必須對鏈進行更改。最初，在純數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆频牡胤剑?jié)點上已經(jīng)有越來越多的數(shù)據(jù)處理，如圖2所示。

此數(shù)據(jù)處理可在節(jié)點將數(shù)據(jù)轉換為信息時產生更多洞察力和知識。這種智能智能傳感技術可降低整體功耗，減少帶寬浪費，并可實現(xiàn)從反應式IIoT到預測性和實時IIoT的轉變。

這是技術發(fā)揮作用的地方。許多半導體制造商已經(jīng)將它們列為核心競爭力之中，并且需要不斷改進。

此外，能源效率起著重要作用。我們鼓勵半導體制造商利用他們的專業(yè)知識不僅進一步開發(fā)他們的產品，而且還開發(fā)自己的設計和工藝技術，因為與網(wǎng)絡的連接是IIoT整體解決方案的重要組成部分。無論是有線還是無線技術，這兩種技術在未來都將越來越受歡迎，并且必須包含在產品組合中。

如果您深入了解系統(tǒng)級別并專注于垂直細分市場，您可以為客戶提供更完整的系統(tǒng)。就完整的硬件平臺而言，該節(jié)點可以與相應的軟件包一起提供。這還可能包括相關的算法來分析節(jié)點中已有的數(shù)據(jù)，最后只將結果作為較少的數(shù)據(jù)密集型信息傳遞給網(wǎng)絡（云）

盡管工業(yè)4.0是一個有趣而重要的話題，半導體制造商已經(jīng)在選擇過程中要非常小心。整個市場仍然處于一個階段，在這個階段，有必要意識到在哪里以及如何以正確的方式應用自己的優(yōu)勢和技術，以滿足客戶或應用程序的真正需求。

什么是IIoT市場的新要求？

考慮到產業(yè)價值鏈，市場需求將在未來發(fā)生變化。除其他原因外，這就是為什么半導體制造商必須使自己的企業(yè)及其產品適應智能工廠的現(xiàn)實。技術趨勢正趨向于智能和極其高效的產品，如果可能的話，還有集成的安全和安全功能以及能量收集。圖3顯示了這種器件或整個系統(tǒng)的外觀，它使用了模擬器件基于MEMS的加速度計ADXL356的示例。

ADXL356是一款低功耗器件，低噪聲，3軸加速度計，具有極低的失調漂移。由于采用密封封裝，ADXL356特別適用于惡劣環(huán)境條件下的精確傾斜測量，以及低功耗或電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡中的高性能（長期）測量。這是預測性維護和狀態(tài)監(jiān)測發(fā)揮作用的地方。兩者都與工業(yè)4.0密切相關。在這些程序中，重要的是確定驅動元件的損壞程度;例如，通過永久或定期進行振動診斷。

對于這樣的智能傳感器解決方案，如圖2所示，加速度計構成了整個系統(tǒng)的基礎。它還通過其他功能進行擴展：通過模數(shù)轉換器，微控制器以及部分隔離或無線的各種模擬和數(shù)字接口進行集成信號處理。無線接口支持以太網(wǎng)，6LoWPAN或WirelessHART等通信標準，具有最高的可靠性。特別是對于后兩個標準，SmartMesh IP?和SmartMesh?WirelessHart等無線通信網(wǎng)絡帶來了非常好的解決方案。前者符合6LoWPAN標準，為每個節(jié)點提供本機IPv6可尋址性，并使傳感器數(shù)據(jù)易于通過云訪問。后者符合WirelessHART標準（IEC 62591），專為工業(yè)應用而設計，可與其他供應商的WirelessHART設備進行互操作。兩者都提供極其可靠和安全的數(shù)據(jù)傳輸，采用AES 128位端到端加密，可擴展至50,000個節(jié)點。

最后，在這些系統(tǒng)的開發(fā)過程中不得忽視功能安全性。因此，為了能夠提供客戶安全性作為整個系統(tǒng)解決方案的一部分，半導體制造商也應該投資于網(wǎng)絡安全解決方案（CSS）和加密等技術。

如圖3所示的系統(tǒng)結果是芯片級別的標準產品更少，因為將來它們可以集成在板級。標準產品的集成已經(jīng)作為系統(tǒng)級封裝（SiP）直接在硅片或外殼中進行。這意味著制造商必須在芯片級別，或至少在板級別，以及相應的生態(tài)系統(tǒng)中獲得深入的知識。因此，客戶可以更專注于他們自己的應用，從而使自己與競爭對手脫穎而出。

ADI公司等供應商必須考慮使用或整合其他市場的成熟技術。這可能有助于降低高成本并延長生命周期。其他產品成功技術實施的一個例子涉及MEMS。 MEMS技術從未被認為可以創(chuàng)建除加速度計之外的其他部件，但它現(xiàn)在用于ADGM1304等極其快速的開關。這款帶有集成驅動器的單刀四擲（SP4T）開關可在0 Hz / dc至14 GHz范圍內工作，是各種RF應用或繼電器更換的理想開關解決方案。

這種技術組合不僅有助于個人，也有助于為制造商提供不同的，有時甚至是新的市場。在許多情況下，他們可以通過這種方式輕松組合各種技術，以創(chuàng)造新的，高效的應用。

然而，半導體制造商僅擴展其傳感器和其他半導體的范圍是不夠的。設備。為了繼續(xù)被視為市場中的全球參與者，并充分利用工業(yè)4.0的潛力，他們的產品組合也應該在通信技術領域得到擴展。例如，在工業(yè)自動化領域，可以看到向以太網(wǎng)或者確定性以太網(wǎng)的明顯轉變。出于這個原因，ADI最近收購了Innovasic，一家確定性以太網(wǎng)半導體和軟件解決方案供應商。通過此次收購，ADI在高度同步的網(wǎng)絡中增加了強大的實時連接專業(yè)知識，因此通過獨特的軟件解決方案擴展了其產品組合。因此，即使是數(shù)字化的主流趨勢，許多半導體制造商的目的是從模擬技術轉向垂直系統(tǒng)領域，提供完整的系統(tǒng)解決方案，形成物理世界和數(shù)字世界之間的接口。

然而，為了引起客戶對這些系統(tǒng)的興趣，許多因素可能是重要的。它不僅是適當?shù)能浖?，而且是軟件周圍的工具和適當?shù)纳鷳B(tài)系統(tǒng)，可以為客戶增加價值。因此，未來還需要用于分析生成數(shù)據(jù)的新服務和算法。

未來客戶的附加價值是什么？

今天，客戶的資源是越來越多地引導到軟件中。這對整個半導體行業(yè)來說是一個挑戰(zhàn)，意味著必須為客戶提供越來越高效的開發(fā)工具，同時還要提供培訓可能性，文檔和支持;直接，通過生態(tài)系統(tǒng)，或可能通過分銷商。當然，僅僅因為技術上可行而開發(fā)具有工業(yè)4.0功能的所有這些產品和系統(tǒng)沒有任何意義。相反，必須為客戶帶來顯著的附加價值。為了證明收購和運營工業(yè)4.0應用程序所產生的額外成本，使相關客戶可以看到并可訪問此附加值是基本必需品。通常，可以將與客戶相關的附加值分配給以下概述中列出的三個因素：

通過節(jié)省時間，資源和資金來提高運營效率。

通過分析使用數(shù)據(jù)來提高客戶滿意度和忠誠度。

通過擴展或新增創(chuàng)造額外的收入流商業(yè)模式

智能產品的成功與增值的認可直接相關。最終，它們決定了與實施相關的所有技術和商業(yè)參數(shù)。因此，應對它們進行詳細分析。分析的結果還可能是產品構思在經(jīng)濟上不可行，或者至少還沒有。為了使開發(fā)更加可行，并且為了更快，更有效地集成到系統(tǒng)中，制造商的支持將發(fā)揮重要作用。制造商將把他們的專業(yè)知識帶入他們客戶的開發(fā)過程中。這減少了客戶的額外工作量和成本。此外，制造商可以繼續(xù)專注于他們的核心業(yè)務，他們不需要浪費寶貴的時間學習新技術。相反，合作伙伴關系和其他合作努力可以幫助支持持續(xù)增長。

然而，由于工業(yè)4.0及其技術的諸多優(yōu)勢，問題出現(xiàn)了為什么許多企業(yè)還沒有投資自己的智能工廠？

猶豫不決的原因

其中一個主要障礙是智能工廠的最低利益及其相關成本。例如，由于缺乏貨幣評估標準，目前計算投資回報率（ROI）仍然非常困難。因此，半導體制造商必須提高客戶的意識，提供展示智能工廠優(yōu)勢的教育材料，并指出投資所帶來的價值。投資是新技術和商業(yè)模式以及營銷活動，資格措施和銷售管理的發(fā)展和擴展所必需的。

隨著生產部門的轉型，數(shù)據(jù)和IT等問題安全性具有越來越重要的作用。這些主題不僅是成功引入工業(yè)4.0的重要要求 - 它們必須作為關鍵接受和成功因素在數(shù)字系統(tǒng)中實施。

此外，公司必須在工業(yè)4.0實施的早期階段制定基礎戰(zhàn)略課程，以收集相應技術的經(jīng)驗。然而，這個過程需要耐心，因為許多相關技術不可能在5到10年甚至更長時間內充分利用它們的潛力。此外，由于缺乏明確的定義，沒有確切的日期可以完全實施工業(yè)4.0。使用術語“工業(yè)革命”可能更有意義，而不是談論工業(yè)革命。

隨著生產環(huán)境的變化，新的參與者和競爭者也會出現(xiàn)或影響市場。聯(lián)盟將以顯著的方式出現(xiàn)并塑造生產形象。公司的未來將在工廠大廳中越來越少。此外，軟件和服務部門將發(fā)揮重要作用，因為只有通過鏈接和合并虛擬現(xiàn)實世界才能確保制造商達到其最大生產潛力。

然而，半導體制造商不應忽視他們的過去成功或仍然成功的現(xiàn)有業(yè)務或產品。這些主要產品應進一步發(fā)展，并應通過保持適當?shù)闹圃炷芰^續(xù)得到支持。雖然今天的數(shù)據(jù)轉換器架構非常穩(wěn)定并且將繼續(xù)成為未來的基礎，但基于它們的基本架構，必須進行改進。例如，較小的流程用于此類產品，這使得實現(xiàn)相同甚至更好的性能變得不容易。

隨著新的市場趨勢適度增長

近年來的Megadeals導致半導體市場整合。銷售和分銷正在從組件銷售轉變?yōu)橄到y(tǒng)銷售。在未來取得成功意味著通過認識工業(yè)4.0中顛覆性技術和新市場的潛力來重新定位自己或公司。企業(yè)必須始終如一地利用半導體行業(yè)中少數(shù)有機增長來源。不幸的是，半導體行業(yè)的增長勢頭強勁，年銷售額增長率在30％到40％之間已經(jīng)成為過去 - 現(xiàn)在這些增長率似乎已經(jīng)結束。從2015年到2020年，預計年均增長率僅為3.4％。公司必須問自己一個基本的戰(zhàn)略問題：未來增長將來自哪里？

以下增長來源可能至關重要：碳化硅（SiC）制造的功率半導體目前作為未來新增長的產品來源。與由常規(guī)硅制成的半導體產品相比，它們被認為是破壞性的市場破壞者，因為它們更快，更強大且更有效。由于對混合動力和電動汽車以及再生發(fā)電和某些工業(yè)應用的需求不斷增長，SiC及其姊妹技術氮化鎵（GaN）技術將在未來幾年內占據(jù)主導地位。

結論

作為更大的物聯(lián)網(wǎng)的一部分 - 也被稱為萬物互聯(lián) - 工業(yè)4.0具有巨大的潛力。在接下來的幾十年里，市場價值預計將在數(shù)萬億的范圍內。任何能夠在工業(yè)4.0的幫助下提高生產力的東西都會對各種規(guī)模的公司產生濃厚的興趣。

要充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)市場的全部潛力，需要的不僅僅是硬件。它需要一個硬件，軟件和服務的生態(tài)系統(tǒng)。在這種新環(huán)境中，鼓勵小型敏捷公司與大公司合作并開展合作。

然而，半導體制造商不應忽視超越當前趨勢的發(fā)展以及圍繞工業(yè)4.0的嗡嗡聲。還有一些傳統(tǒng)上屬于一個市場的技術，但最終也會影響其他市場;例如，5G。傳統(tǒng)上，5G是移動設備和基礎設施的通信技術。但在未來，推動5G需求的市場之一是汽車市場。與其他系統(tǒng)的通信對于自動駕駛尤為重要。每輛車都成為復雜生態(tài)系統(tǒng)的一部分，通信在其中起著關鍵作用。除了汽車之間的數(shù)據(jù)交換，該生態(tài)系統(tǒng)還包括路邊基礎設施，5G網(wǎng)絡和大型數(shù)據(jù)中心。此外，車輛依賴于諸如照相機或激光雷達和雷達技術之類的傳感器來獲取關于其環(huán)境的必要信息。整個通信系統(tǒng)必須協(xié)同工作。鑒于自動駕駛中需要處理的大量數(shù)據(jù)具有更高的速度，更低的延遲和超強的可靠性，5G似乎是目前最有前途的通信標準。

總之，工業(yè)4.0，向智能工廠的轉型及其所需的技術為半導體制造商及其公司的成功提供了巨大的潛力